En el día a día de una planta, la calidad del suministro eléctrico tiene un papel importante para el buen funcionamiento y continuidad de la opración. Uno de los problemas más comunes a los que te puedes enfrentar son los armónicos. En términos simples, los armónicos son como notas discordantes durante la ejecución de una sinfonía. Son corrientes y tensiones que se cuelan en nuestros sistemas eléctricos y pueden causar estragos si no los gestionamos bien.
Los armónicos serían como un músico que no sigue el ritmo, creando una especie de "ruido eléctrico" que puede afectar la eficiencia de tus equipos y operaciones. Pero no te preocupes, en este artículo vamos a desentrañar todo sobre los armónicos: qué son, cómo están en la corriente eléctrica y, lo más importante, cómo podemos mantenerlos bajo control con nuestros filtros de armónicos, incluidas nuevas tecnologías de estos equipos, para que tus procesos funcionen sin problemas.
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¿Qué son los armónicos?
Los armónicos eléctricos son distorsiones que pueden afectar negativamente a un sistema eléctrico. Desde una perspectiva técnica, se definen como las variaciones en la forma o características de una onda de voltaje o corriente en comparación con su frecuencia fundamental.
Como explica nuestro partner MTE: en un sistema eléctrico ideal, las ondas sinusoidales suaves son la fuente de energía perfecta, sin armónicos. Ahora bien, cuando las ondas se desvían de esta forma “ideal”, surgen los armónicos.
Comparación entre una carga lineal y no lineal. Fuente: MTE.
¿Cómo actúa un armónico y cuáles son sus efectos?
Cuando un armónico eléctrico se introduce en un sistema altera la normalidad de las ondas sinusoidales. Estos armónicos son corrientes o tensiones adicionales que oscilan a múltiplos enteros de la frecuencia fundamental, generando distorsiones en la forma de onda de voltaje o corriente. Esta interferencia puede desencadenar una serie de efectos perjudiciales en el sistema eléctrico.
Uno de los efectos más comunes es el sobrecalentamiento de los componentes. La presencia de armónicos eleva las pérdidas de energía en los equipos, lo que conduce a un aumento en la temperatura de componentes críticos. Este calor adicional no solo afecta la eficiencia operativa, también puede acortar la vida útil de los equipos.
Los armónicos pueden provocar mal funcionamiento de equipos sensibles, disparo de fusibles, breakers o generar interferencias en sistemas de telecomunicaciones. Esto, claramente, genera desafíos a nivel de continuidad operacional y de mantenimiento, por lo cual prevenir su aparición y mitigar sus efectos se vuelve clave para mantener los procesos funcionando normalmente.
¿Cómo identificar riesgos de armónicos en el suministro eléctrico?
El potencial que tienen los armónicos para generar problemas en tu planta, es alto. Desde problemas con equipos claves como motores o VDF, interrupciones en la transmisión de datos hasta problemas con los PLC.
Si bien hay puntos más propensos que otros a generar armónicos, como en los variadores de frecuencia, es muy importante que puedas identificar las áreas de problema de tu planta y bajo qué condiciones suceden. Nuestro partner, Fluke, ofrece herramientas útiles que facilitan esta tarea, como los Analizadores de Calidad de Energía, que te pueden mostrar las distorsiones armónicas del punto inspeccionado de forma sencilla.
Analizador de Calidad de Energía Fluke 1775.
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Siete (7) pasos para identificar armónicos según Fluke
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Una de las soluciones para este problema son los filtros de armónicos, dispositivos especialmente diseñados para restaurar la calidad de la onda eléctrica y proteger a los equipos claves de tu planta de sus efectos nocivos. A continuación, veamos más en detalle qué son y cómo funcionan.
¿Qué son los filtros de armónicos y qué tipos existen?
Un filtro de armónicos es un dispositivo diseñado para mitigar o eliminar las distorsiones armónicas presentes en un sistema eléctrico. Son particularmente útiles en entornos industriales donde la presencia de cargas no lineales, como variadores de frecuencia (VFD), pueden afectar la calidad del suministro eléctrico.
Filtro de armónicos pasivo
Este filtro utiliza componentes eléctricos pasivos, como inductores, capacitores y resistencias, para absorber o filtrar los armónicos no deseados presentes en el sistema. Los componentes pasivos en el filtro están sintonizados para ofrecer una impedancia baja a los armónicos específicos que se desean eliminar. Actúan como "trampas" para las armónicas, disipando su energía en forma de calor.
Cuándo se utiliza:
- Ideal para sistemas con una carga constante y conocida.
- Efectivo en la supresión de armónicas específicas.
- Adecuado para sistemas con variabilidad de carga limitada.
Filtro de armónicos activo
Estos equipos utilizan electrónica de potencia para generar una corriente compensadora que cancela los armónicos no deseados en tiempo real. Detecta las armónicos presentes en el sistema y genera una señal de igual magnitud pero en fase opuesta para contrarrestarlas. Actúa de manera dinámica y puede adaptarse a cambios en la carga y en los armónicos presentes.
Cuándo se utiliza:
- Efectivo en sistemas con cargas variables y dinámicas.
- Puede abordar múltiples armónicos simultáneamente.
- Útil en entornos industriales con equipos que generan armónicos de forma intermitente.
Elección entre filtros de armónicos pasivos y activos
- Cargas Constantes vs. Variables: Si tienes una carga constante y conocida, un filtro pasivo puede ser más eficiente. Para cargas variables y sistemas dinámicos, un filtro activo es más adecuado.
- Armónicos Específicos vs. Múltiples Armónicos: Si el problema principal son unos pocos armónicos específicos, un filtro pasivo sintonizado puede ser suficiente. Para abordar múltiples armónicos o en sistemas complejos, un filtro activo es más versátil.
En PRECISION, como distribuidores de MTE, te ofrecemos filtros pasivos para alcanzar tus objetivos de optimización de calidad de energía. En este video, realizado con nuestro partner, te mostramos qué pasa con los equipos en tu planta cuando interactúan con variadores de frecuencia y cómo nuestros filtros son una solución eficaz para mitigar la distorsión armónica.
Filtro microNexus™ de MTE: qué son, cómo funcionan y qué ventajas tienen
En ocasiones, al implementar soluciones de calidad de energía en tableros ya existentes, hay problemas por falta de espacio que entorpecen y demoran la ejecución del proyecto. La respuesta de MTE es el innovador filtro microNexus™. Este filtro brinda excelente rendimiento de la ya conocida familia SineWave Nexus y está disponible en un diseño compacto para lograr una integración perfecta en cualquier aplicación de microdrive.
El equipo microNexus™ aborda un espectro de problemas críticos que se encuentran comúnmente en el campo. Además de eliminar los picos de voltaje típicamente causados por los variadores de frecuencia (VFD) y las ondas reflectantes perjudiciales que ponen en peligro los devanados y los cables del motor, también elimina virtualmente el problema del voltaje de modo común, un notorio culpable de fallas en los cojinetes del motor, degradación de cables y mal funcionamiento del VDF.
Al filtrar de manera experta este dañino voltaje de modo común, el microNexus™ permite que los cojinetes del motor estén siempre protegidos contra niveles de voltaje dañinos, evitando así problemas como picaduras, congelamiento o estrías que a menudo provocan fallas.
MicroNexus™ es un reemplazo integral para los problemas de calidad de energía que afectan la vida útil del motor. Además, elimina la necesidad de anillos de puesta a tierra del eje, que normalmente implican mantenimiento y reemplazo continuos. Es una solución eléctrica compacta pero integral para abordar los problemas eléctricos más desafiantes, es una opción duradera y sin complicaciones que permite que tus aplicaciones de microdrive prosperen.
Equipos eléctricos y electrónicos protegidos
Prolongar la vida útil de los equipos, potenciar su funcionamiento sin interrupciones y prevenir fallos que disparen los costos de mantenimiento, son tres metas que toda empresa tiene siempre presente. En este sentido, la prevención es siempre la mejor estrategia, atacar los potenciales problemas antes de que se conviertan en un verdadero dolor de cabeza.
Los armónicos son un fenómeno relativamente común, especialmente en operaciones complejas donde la cantidad de equipos electrónicos hacen que sea más propensa su aparición. Teniendo esto en cuenta, contar con equipos para identificarlos, como los analizadores FLUKE; o para mitigarlos en el caso de los filtros de armónicos MTE, es un paso muy importante para lograr esa anhelada durabilidad y continuidad operacional.
¿Quieres saber más sobre las soluciones de FLUKE y MTE? ¿Tienes consulta sobre qué equipos son ideales para tu planta? Nuestros expertos están a tu disposición, contáctanos y conversemos de cómo podemos ayudarte a potenciar la productividad de tu empresa.
